Sars-CoV-2 mutiert nur langsam – das macht Hoffnung auf wirksame Impfung

Forscher untersuchten Erbgut: Das faule Coronavirus: Warum die Mutation von Sars-CoV-2 für Impfstoff Hoffnung macht

Würde das Coronavirus, ähnlich wie Grippeerreger ständig mutieren, wäre ein Impfstoff schon bald wirkungslos. Forscher entdeckten jetzt jedoch: Das Virus verändert sich nur langsam. Die Hoffnung, bald einen wirksamen Impfstoff gegen Sars-CoV-2 zu finden, ist groß.

Ein Impfstoff gegen das Coronavirus (SARS-CoV-2), sagen Experten, stehe in einigen Monaten zur Verfügung. Um dessen Wirkung einschätzen zu können, müssen die Virologen aber unter anderem wissen, wie schnell sich der Erreger verändert. Würde er rasch mutieren, wäre eine Impfung bald wirkungslos. Bei Grippeerregern ist das der Fall, deshalb müssen die Pharmafirmen jedes Jahr neue Seren entwickeln, die sich gegen die jeweils aktuellen Virenstämme richten.

Dazu gibt es eine gute Nachricht: Offenbar mutiert SARS-CoV-2, das die Lungenkrankheit Covid-19 auslöst, nur sehr langsam. Das fanden Forscher um den Bioinformatiker Niema Moshiri von der University of California in San Diego heraus. Sie hatten den evolutionären Stammbaum des Erregers untersucht. Dieses Konzept gründet auf der Evolutionstheorie von Charles Darwin und beschreibt, wie sich das Erbgut eines Lebewesens mit der Zeit verändert und sich dadurch auch seine Eigenschaften wandeln.

 

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Moshiri und seine Kollegen wollten mehr darüber erfahren, wie die Gene des Virus funktionieren. Ziel war zu erkennen, wie rasch es sich verbreiten kann, aber auch, welche Art von Impfstoff besonders effektiv wäre. „Für Wissenschaftler wie Gesundheitsbehörden wäre es hilfreich, die Ausbreitung verfolgen zu können“, schreibt Moshiri im Internetportal „LiveScience“. „Wir entdeckten aber auch, dass SARS-CoV-2 offenbar langsamer mutiert als die Erreger der saisonalen Grippe.“ Dies sei für die Entwicklung eines Impfstoff sehr wichtig.

Forscher untersuchten Erbgut des Virus

Bei ihren Analysen nahmen die Forscher das Erbgut des Erregers unter die Lupe, das aus sogenannter Ribonukleinsäure (RNS) besteht. Diese wiederum ist aus vier Nukleotiden aufgebaut, deren Abfolge Struktur und Funktion der in den Zellen erzeugten Proteine bestimmt. Ändert sich diese Sequenz infolge von Mutationen, so wandeln sich auch die Eigenschaften der Proteine. Viren können dadurch mehr oder weniger infektiös werden, oder sie befallen weitere Organe oder auch neue Organismen.

Heutige Sequenziermaschinen erlauben, die Abfolge der Nukleotide und damit den Aufbau der RNS in kurzer Zeit zu bestimmen. Mit dieser Technik konnte Moshiri das Erbgut (Genom) von SARS-CoV-2 charakterisieren. Dann ermittelte er anhand von Modellrechnungen die evolutionäre Geschichte des Virus. Daraus ergibt sich, welche Struktur das Genom in der Vergangenheit hatte und in welcher Zeit es seine heutige Konfiguration erreichte, was wiederum eine Abschätzung der Mutationsrate ermöglicht. 

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Das Ergebnis: Bei SARS-CoV-2 gibt es weniger als 25 Mutationen pro Jahr. Grippeviren dagegen weisen mit 50 Mutationen pro Jahr die doppelte Rate auf. „Weil das Genom von SARS-CoV-2 aber fast doppelt so groß ist wie das der Grippeviren, mutieren diese tatsächlich rund viermal schneller als der Erreger von Covid-19“, erklärt Moshiri. „Genau das ermöglicht ihnen, den Impfstoffen immer wieder zu entgehen.“ Die signifikant langsamere Mutationsrate von SARS-CoV-2 lasse nun hoffen, dass die Entwicklung einer dauerhaft wirksamen Impfung gelingt.

Darüber hinaus ließe sich mit dieser Methode auch erkennen, in welchen Genen die Mutationen erfolgen, so Moshiri weiter. Auch dies sei für die Impfstoffentwicklung bedeutsam. Zugleich werde deutlich, ob es in einer Stadt mehrere separate Seuchenausbrüche gibt, die von unterschiedlichen Virusstämmen verursacht werden.

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Karte der Hoffnung zeigt, wer woran forscht

Inzwischen tragen Forscher aus aller Welt ihre Daten auf zentralen Internetplattformen zusammen. Eine davon ist „Nextstrain“, die in vielen Sprachen Angaben über Covid-19, Grippe, Ebola und weitere Infektionskrankheiten enthält. Forscher, aber auch die Öffentlichkeit können darauf in Echtzeit zugreifen.

Welche Forschungsaktivitäten es global zum Coronavirus und Covid-19 gibt, zeigt eine Online-Karte, die Geoinformatiker der Universität Heidelberg gemeinsam mit Medizinern des dortigen Universitätsklinikums entwickelt haben. Diese „Karte der Hoffnung“ beruht auf Daten der Weltgesundheitsorganisation und zeigt, wer wo woran forscht. „Wissenschaftler und Mediziner weltweit haben auf den Ausbruch der Corona-Pandemie sofort mit gezielten Forschungsaktivitäten reagiert“, erklärt Geoinformatik-Professor Alexander Zipf, einer der Urheber der Karte.

„Im Unterschied zu diversen Karten, die Fallzahlen sowie die Verbreitung des Virus abbilden, bündeln und visualisieren wir Geodaten und Informationen zu klinischen Studien und wissenschaftlichen Veröffentlichungen.“

Die Nutzer können mithilfe der Karte nachvollziehen, wo klinische Studien durchgeführt werden – sei es in der Diagnostik, zu Krankheitsverständnis und Behandlungsmethoden oder im Bereich Arzneimittel für neuartige Therapien und Impfstoffe. Zudem werden Studien erfasst, die beispielsweise untersuchen, wie sich die Pandemie auf die Helfenden auswirkt. Die Orte lassen sich bis auf Stadtebene genau darstellen. Die Karte ist frei im Internet abrufbar. Sie soll den öffentlichen Informationsfluss erleichtern sowie Kontakte zwischen den Wissenschaftlern ermöglichen.

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